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能否正確測量蒸汽的流量除了流量計(jì)本身的計(jì)量性能以外, 還受到很多因素的影響, 下面將討論其中幾個:
1.蒸汽流量的變化
為了確保得到的流量信息能夠正確表示在整個制程工況或需求范圍內(nèi)的蒸汽流量, 流量計(jì)必須能夠測量從的低負(fù)荷至zui大負(fù)荷的整個范圍。而實(shí)際的蒸汽負(fù)荷可能無法知道或變化很大, 因此流量計(jì)在可能的流動工況下具有盡可能大的量程比。
但涉及量程比時我們必須小心, 因?yàn)榱砍瘫仁蔷佑诂F(xiàn)實(shí)的流動速度上, 例如對于蒸汽系統(tǒng)一般的zui大允許速度為35m/s , 更高的流動速度會引起系統(tǒng)的沖蝕和噪音。而不同的流量計(jì)允許的zui低流速是不同的, 例如一般渦尖流量計(jì)所能測量的zui低蒸汽流速為2.8m/s , 而蒸汽流量計(jì)的zui低允許流速為0.6m/ s 。因此對于流量變化比較大的系統(tǒng), 很容易造成在低流量(低流速)時有些流量計(jì)無法正確計(jì)量或不能計(jì)量的事實(shí)。
2.蒸汽壓力和溫度變化所引的密度變化
在理想情況下, 蒸汽的壓力能保持的恒定。然而, 在現(xiàn)實(shí)世界中, 蒸汽系統(tǒng)負(fù)荷的變化、系統(tǒng)的壓力降和制程參數(shù)的變化都會引起壓力的變化, 有時這種變化是很大的。在過熱蒸汽系統(tǒng)中, 即使在壓力不變時過熱度的變化也會引起蒸汽密度的變化。
為了正確計(jì)量蒸汽的質(zhì)量流量, 必須考慮蒸汽壓力和溫度的變化。對于蒸汽流量計(jì)必須具有內(nèi)置的管線壓力和溫度補(bǔ)償功能, 即蒸汽密度補(bǔ)償。
然而目前用來測量蒸汽質(zhì)量流量的大多數(shù)流量計(jì)系統(tǒng)沒有自動的壓力和溫度補(bǔ)償, 操作在某一壓力下。如果管道壓力(對過熱蒸汽包括溫度)能真正固定, 則很好, 但是, 即使是相對很小的壓力變化也會影響測量精度。不同類型的流量計(jì)影響的方式不同:
a. 速度式流量計(jì)
例如渦尖流量計(jì):渦尖流量計(jì)的信號輸出只和流速有關(guān), 而和介質(zhì)的密度、壓力、溫度無關(guān)。即對于給定的流動速度3 bar g 和17 bar g 的蒸汽, 對同一個渦尖流量計(jì)其輸出信號是相同的。因此, 對于一個渦尖蒸汽流量計(jì)在某壓力下工作, 而實(shí)際運(yùn)行于不同的壓力, 則誤差可用以下方法簡單計(jì)算:
其中:e ———基于真實(shí)流量的誤差%
ρsp ———壓力下的蒸汽密度kg /m3
ρact ———實(shí)際工況下的蒸汽密度kg /m3
例如, 一個渦尖蒸汽流量計(jì)在5 bar g 下工作, 而實(shí)際的運(yùn)行壓力為4. 2 bar g 。則測量誤差為:
b. 差壓式流量計(jì)
如孔板流量計(jì):孔板和差壓變送器輸出的是差壓信號。其質(zhì)量流量與流量計(jì)的幾何外型、差壓平方根和密度平方根有關(guān)。因此, 對于一個給定的流量計(jì), 在一定的差壓下, 壓力變化引起的誤差如下:
其中:e ———基于真實(shí)流量的誤差%
ρsp ———壓力下的蒸汽密度kg /m3
ρact ———實(shí)際工況下的蒸汽密度kg /m3
例如, 一個孔板蒸汽流量計(jì)在5 bar g 下工
作, 而實(shí)際運(yùn)行壓力為4. 2 bar g , 則測量誤差為:
3.蒸汽干度對于飽和蒸汽的影響
目前, 用于測量蒸汽流量的流量計(jì)大部分為體積流量計(jì), 首先測得體積流量, 然后通過蒸汽的密度(固定密度或根據(jù)溫度、壓力補(bǔ)償)計(jì)算質(zhì)量流量, 也就是假定蒸汽為*干燥。但是, 蒸汽并非*干燥, 這幾乎適用于所有的情況, 特別是目前國內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽品質(zhì)普遍較差, 蒸汽輸送管道沒有有效的凝結(jié)水排放。因此通過以上方法測得的蒸汽質(zhì)量不盡
正確。如果不考慮蒸汽干度的影響, 得出的數(shù)據(jù)會低于實(shí)際的流量。
實(shí)際的蒸汽流量和假定干蒸汽(蒸汽干度=1 )所測得的流量可以用以下公式近似表達(dá):
其中:Qmx ———實(shí)際干度下的質(zhì)量流量kg /h
Qmd干飽和蒸汽下的流量kg /h
χ———蒸汽干度
因此流量計(jì)的積算儀應(yīng)該包括能設(shè)置飽和蒸汽干度的功能。但在實(shí)際工況確定蒸汽的干度也很困難。如果能夠改進(jìn)蒸汽流量計(jì)入口處的蒸汽品質(zhì),則能改進(jìn)蒸汽流量計(jì)的測量精度。例如根據(jù)圖4 , 如果蒸汽的干度為0. 95 , 而測量時認(rèn)為100 %的干蒸汽, 則誤差為2. 6 %。
因此, 建議在流量計(jì)的上游安裝汽水分離裝置,以提高測量正確性。
以上我們討論了3 個比較重要但容易被忽略的影響蒸汽測量蒸汽流量的因素, 當(dāng)然影響測量正確程度的因素還包括正確的安裝、流量計(jì)的選型等。
蒸汽流量計(jì) 旋翼式蒸汽流量計(jì) 飽和蒸汽流量計(jì) 過熱蒸汽流量計(jì) 鍋爐蒸汽流量計(jì)
